《球面發散應力波作用下花崗岩本構關係》是依託西北核技術研究院，由王占江擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：球面發散應力波作用下花崗岩本構關係
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：王占江
- 依託單位：西北核技術研究院
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
介質的動力學回響與應力載入方式密切相關，應力波的傳播衰減又依賴於材料的動力學性能。地下裝藥爆炸時，在周圍介質中激發的衝擊波向外呈發散型傳播，其應力水平較高的彈-塑性應力區的介質動力學特性主導著爆炸應力波的傳播衰減，但該區域內材料的應力-應變狀態與一維應力波或一維應變波作用時相比有顯著區別，相對來講最為複雜、被了解得最少，故通過發散波產生合適的介質變形動力學路徑來研究其本構模型就十分重要。本課題擬利用中心起爆的微型炸藥球和圓環型電磁粒子速度計相結合的球面發散波實驗技術，通過測量花崗岩中的粒子速度流場數據，結合拉格朗日反分析方法解算出花崗岩在球面發散波載入下的動態數值本構關係。將數值本構關係和岩石材料的本構理論相結合，給出合適的花崗岩本構模型及其參數，使理論計算和實驗結果之間形成自洽系統。該課題擬建立的岩石動態本構關係研究方法對於工程防護、礦山爆破、地震等領域研究也具有重要意義。
結題摘要
基於精密球形爆炸源載入實驗技術，進行了不同當量球形爆炸下花崗岩的近區破壞或損傷特徵的實驗研究，為研究不同當量爆炸下沿徑向分布損傷區的分區特徵以及介質損傷在本構模型中的表征提供了數據基礎。針對花崗岩介質中球面波傳播規律的研究，課題組開展了不同藥量下填實爆炸和球形空腔爆炸的研究，基於圓環型電磁粒子速度測試方法，給出了不同比例半徑處的粒子速度波形。對於球面波載入技術而言，利用圓環型電磁粒子速度計測量粒子速度流場的技術已經成熟，測量精度很高；但應力測量對局部的介質條件比較敏感，其測量精度相對較低。針對目前存在的粒子速度和應力測量精度不匹配的技術難題，課題組首先開展了高精度PVDF應力計用於球面波載入測試的技術探索，並以有機玻璃（PMMA）材料作為測試材料，對徑向應力和徑向粒子速度聯合測試技術進行研究，給出了不同半徑處粒子速度波形和徑向應力波形。經過對應力計安裝位置（相對脈衝磁場方向）的最佳化，使脈衝磁場引入到PVDF應力計中的附加噪聲降低，得到了高信噪比的粒子速度和徑向應力數據。 基於黏彈性本構研究了黏彈性球面應力波的傳播理論，給出了黏彈性球面應力波Laplace域的解析解。基於廣義Maxwell模型，給出了黏彈性球面應力波傳播係數的理論解，討論了衰減因子和相速度的變化規律。採用Laplace數值逆變換算法計算了空腔爆炸條件下應力波的傳播的特徵。 以黏彈性球面波研究成果為基礎，基於球面發散應力波載入下得到的不同介質中的徑向粒子速度波形，開展了有機玻璃、混凝土、土、岩石等黏彈性參數反演的研究，建立了基於球面發散應力波載入技術和球面波拉格朗日反分析方法的黏彈性本構關係研究方法和由粒子速度流場信息反推介質非線性黏彈性本構參數的一般性方法。利用本方法給出的岩土、混凝土及高分子化合物等材料的黏彈性本構參數進行球面波傳播的數值模擬，模擬結果和實驗結果一致。
